Rusz się, Spider-Manie! Jedwab pajęczy można wykorzystać do budowy zbroi i naprawy nerwów

Kiedy wyobrazisz sobie materiały nowej generacji, które ekscytują naukowców, istnieje duże prawdopodobieństwo, że jedwab pajęczy nie znajduje się na szczycie listy. Jak się jednak okazuje, niezwykłe właściwości mechaniczne jedwabiu pajęczego — począwszy od jego wysokości wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość w połączeniu z lekkością i elastycznością — czynią go niezwykle wszechstronnym materiał.

Oto niektóre z niesamowitych rzeczy, do których badacze używają obecnie pajęczego jedwabiu. I nie, pomimo tego, co przeczytałeś Człowiek Pająk książek, łapanie superzłoczyńców nie jest jedną z nich!

Dostawa leków ratujących życie

Czy jedwab pajęczy pewnego dnia pomoże w walce z rakiem? Całkiem możliwe, jeśli wierzyć jednemu z niedawnych szwajcarsko-niemieckich projektów. Naukowcy opracowali mikrokapsułki wykonane ze zwiniętego sztucznego jedwabiu pajęczego, które wkrótce będą mogły zostać wykorzystane do dostarczania szczepionek bezpośrednio do komórek odpornościowych pacjentów w celu zwalczania nowotworów nowotworowych.

„Jedwab pajęczy jest lekki i bardzo odporny” – powiedziała profesor Carole Bourquin, specjalistka w dziedzinie immunoterapii przeciwnowotworowej, która pracowała nad projektem, powiedział Digital Trends. „Sam w sobie nie wywołuje żadnego stanu zapalnego ani reakcji immunologicznej. Odkryliśmy, że w zadziwiający sposób mikrocząstki wytrzymują wysokie temperatury przekraczające 100 stopni Celsjusza (212 stopni Fahrenheita) przez kilka godzin. Sugeruje to, że mogą chronić szczepionki w krajach rozwijających się, gdzie chłodzenie często stanowi problem w przypadku konwencjonalnych szczepionek”.

Tworzenie lepszych aparatów słuchowych

Naukowcy z nowojorskiego Uniwersytetu Binghamton wykorzystują jedwab pajęczy do poprawy jakości mikrofonów aparatów słuchowych. Pomysł jest taki, że ultrawrażliwy jedwab pajęczy może wychwytywać prędkość powietrza, a nie tylko jego ciśnienie, ze względu na swoją ekstremalną cienką warstwę. Powlekając pajęczy jedwab złotem i umieszczając go w polu magnetycznym, aby uzyskać elektronikę sygnału, badaczom udało się stworzyć mikrofon działający w imponującym zakresie częstotliwości.

„Współczesne miniaturowe mikrofony kierunkowe brzmią źle, ponieważ ich reakcja znacznie różni się w zależności od częstotliwości” – Ronald Miles, profesor na wydziale inżynierii mechanicznej w Binghampton, powiedział Digital Trends. „Mają tendencję do utraty dźwięków o niskiej częstotliwości i reagują głównie na dźwięki o bardzo wysokiej częstotliwości. Nasza technologia umożliwi stworzenie mikrofonów kierunkowych o audiofilskiej jakości. Pokazaliśmy, że ich pasmo przenoszenia jest płaskie w zakresie od 1 Hz do 50 kHz. Do tej pory nie było to możliwe.”

Pomaga w naprawie uszkodzonych nerwów

Oprócz lepszych aparatów słuchowych jedwab pajęczy ma inne potencjalne zastosowania dla osób niepełnosprawnych. W Austrii naukowcy badają zastosowanie ultramocnego jedwabiu pająka tkacza złotego z Tanzanii do leczenia poważnych uszkodzeń nerwów. Technika mikrochirurgiczna polega na wypełnianiu żył pajęczym jedwabiem, który pomaga prowadzić nerwy podczas ich naprawy.

„Niestety większość materiałów hamuje wzrost nerwów” – Christine Radtke, profesor chirurgii plastycznej i rekonstrukcyjnej w austriackim MedUni Vienna/Vienna General Hospital, powiedział Digital Trends. „Z kolei jedwab pajęczy to materiał, który uwielbiają nerwy. Przyłączą się do niego, a następnie podążają bezpośrednio za włóknami. To jest jak różana krata.

Wykonywanie kamizelek kuloodpornych pochłaniających uderzenia

Naukowcy z brytyjskiego Uniwersytetu w Cambridge zaprojektowali sztuczny jedwab pajęczy, który można wykorzystać tworząc ultralekkie, ale niezwykle mocne tarcze. Testy wykazały, że ich materiał jest w stanie rozproszyć blisko 70 procent energii podczas uderzenia.

Jest to właściwość, którą prawdziwe pająki muszą mieć w swoim jedwabiu, aby absorbować siłę uderzenia owadów uderzających w ich sieci. Potencjalne zastosowania tej technologii obejmują wszystko, od pochłaniających uderzenia kasków dla rowerzystów, piłkarzy i deskorolkarzy po potencjalne kamizelki pancerne do użytku przez policję lub żołnierzy.

Tworzenie fałszywej skóry

W komiksach Spider-Man czasami radził sobie ze złamanymi lub zranionymi ramionami, tworząc dla siebie procę z pajęczej sieci. Naukowcy ze Szwecji i Indii niedawno poszli o krok dalej, wykorzystując do opracowania pajęczy jedwab opatrunki na rany, a nawet sztuczna skóra pomagająca w gojeniu się ran.

Opatrunki można zastosować do leczenia ran przewlekłych, takich jak owrzodzenia stopy cukrzycowej, a sztuczną skórę można wykorzystać do przeszczepów skóry w przypadku krytycznych oparzeń trzeciego stopnia. Można go również zastosować jako substytut skóry do badań przesiewowych niektórych cząsteczek leków na potrzeby przemysłu kosmeceutycznego. Znany naukowiec Peter Parker byłby dumny!

Wytwarzanie jeszcze mocniejszego jedwabiu pajęczego

Wiesz, jaki materiał jest jeszcze bardziej uniwersalny niż pajęczy jedwab? Zgadza się: grafen, tzw Cudowny materiał 2D składający się z pojedynczej warstwy atomów węgla ułożonych w sześciokątny układ. Podczas gdy jedwab pajęczy jest imponująco mocny, grafen należy do zupełnie innej ligi – jest reklamowany jako najmocniejszy znany materiał, 200 razy silniejszy od stali.

Naukowcy z Uniwersytetu w Trydencie we Włoszech starali się stworzyć nową, doładowaną wersję zwykłego jedwabiu pajęczego karmił pająki dietą składającą się częściowo z grafenu – a potem obserwował, co się stało. Jedwab z nanomateriałami okazał się 3 razy mocniejszy i 10 razy bardziej wytrzymały niż jedwabne pająki produkowane na wolności.

Nie zademonstrowano jeszcze żadnych zastosowań, ale łatwo sobie wyobrazić, jak można je wdrożyć w połączeniu z niektórymi innymi przypadkami użycia z tej listy.

Tworzenie materiału odzieżowego przyszłości

Dzięki połączeniu rozciągliwości, rozciągliwości i trwałości jedwabiu pajęczego nic dziwnego, że cieszy się on zainteresowaniem projektantów odzieży. Choć jest to wciąż dość rzadkie, jedwab pajęczy przyciągnął już uwagę kilku wielkich nazwisk w branży.

Wcześniej pisaliśmy o produkcie w pełni biodegradowalnym Buty z jedwabiu pajęczego opracowane przez Adidas, a także A Prototypowa kurtka North Face „Moon Parka”. wykonany z tego samego materiału. Ile czasu minie, zanim jedwab pajęczy zacznie pojawiać się gdzie indziej na głównej ulicy?

Pomaganie astronautom poruszać się w warunkach mikrograwitacji

To wyróżnienie jest raczej wyróżnieniem honorowym, ponieważ nie zawiera prawdziwego pajęczego jedwabiu, ale raczej jest inspirowane sposobem, w jaki pająki kręcą jedwab, aby się poruszać. Stworzone przez naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) tak zwane urządzenie Orbit Weaver to: Sieciowa strzelanka w stylu Spider-Mana, zaprojektowana tak, aby umożliwić astronautom łatwiejsze przemieszczanie się z miejsca na miejsce w zerowej odległości warunki mikrograwitacji.

„Urządzenie wystrzeliwuje strunę za pomocą magnetycznej końcówki” – Xin Liu, kurator artystyczny w MIT Media Lab Space Exploration Initiative, powiedział Digital Trends. „Gdy końcówka styka się ze stalowym panelem, zabezpiecza mocowanie dzięki siłom magnetycznym. Następnie urządzenie przewinie się do tyłu niczym łup wędkarski, ale w odwrotnym kierunku i będzie ciągnąć użytkownika. Ponieważ technicznie rzecz biorąc, jesteś w stanie nieważkości, nie potrzeba dużego momentu obrotowego, aby pociągnąć osobę za pomocą tak małego urządzenia.

Zalecenia redaktorów

• Syntetyczny jedwab pajęczy może pomóc w rozwiązaniu problemów związanych z zanieczyszczeniem tworzywami sztucznymi na świecie
• Zdolność do skręcania się jak magia może sprawić, że pajęczy jedwab stanie się robotycznym mięśniem przyszłości

Ulepsz swój styl życiaDigital Trends pomaga czytelnikom śledzić szybko rozwijający się świat technologii dzięki najnowszym wiadomościom, zabawnym recenzjom produktów, wnikliwym artykułom redakcyjnym i jedynym w swoim rodzaju zajawkom.